(57)【要約】【課題】  明るく広角に照明するモードと、出射角が小さく挟角に照明するモードとを有し、それらのモードを簡単に切り替え可能な導光装置及びこれを備える照明装置、画像投影装置、さらには、照明光の透過又は遮光を容易に、かつ、高速で切替可能な空間変調部を提供すること。【解決手段】  導光装置８は、中密のメインロッド（第一の透明部材）１７と、メインロッド１７に対して移動して接触又は離間可能な中密のサブロッド（第二の透明部材）１８と、サブロッド１８をメインロッド１７に対して移動して、互いに接触又は離間した状態位置で保持する透明部材保持部２０とを備えている。メインロッド１７は、照明光が入射する一方の端面（入射面）２１と、導光された照明光を出射する他方の端面（第一の出射端面）２２とを備えている。サブロッド１８は、メインロッド１７の各第一の側面２３に接触可能に対向し、長手軸方向に沿って配されている。【選択図】  図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
光源から出射する照明光を導光する導光装置であって、
中密の第一の透明部材と、
該第一の透明部材に対して移動して接触又は離間可能な中密の第二の透明部材と、
該第二の透明部材を前記第一の透明部材に対して移動して、互いに接触又は離間した状態位置で保持する透明部材保持部とを備え、
前記第一の透明部材が、前記照明光が入射する入射面と、
前記第二の透明部材が離間した位置では前記入射面から入射した前記照明光を内面で全反射させながら導光し、前記第二の透明部材が接触した位置では前記第二の透明部材に前記照明光を透過させる第一の側面と、
導光された前記照明光を出射する第一の出射端面とを備え、
前記第二の透明部材が、前記第一の側面に接触可能に対向する第二の側面と、
該第二の側面と前記第一の側面との接触状態位置で、前記第二の側面から入射した前記照明光を内面で全反射させながら少なくとも前記第一の出射端面に導光する第三の側面と、
を備えていることを特徴とする導光装置。
【請求項２】
光源から出射する照明光を導光する導光装置であって、
中密の第一の透明部材と、
該第一の透明部材に対して移動して接触又は離間可能な中密の第二の透明部材と、
該第二の透明部材を前記第一の透明部材に対して移動して、互いに接触又は離間した状態位置で保持する透明部材保持部とを備え、
前記第一の透明部材が、前記照明光が入射する入射面と、
前記第二の透明部材と離間した位置では前記入射面から入射した前記照明光を内面で全反射させながら導光し、前記第二の透明部材と接触した位置では前記第二の透明部材に前記照明光を透過させる第一の側面と、
導光された前記照明光を出射する第一の出射端面とを備え、
前記第二の透明部材が、前記第一の側面に接触可能に対向する第二の側面と、
該第二の側面から入射した前記照明光を出射する第二の出射端面と、
を備えていることを特徴とする導光装置。
【請求項３】
前記透明部材保持部が、前記第二の透明部材を前記第一の透明部材方向に押圧する弾性体と、
該弾性体による押圧状態を解除する離間部とを備えていることを特徴とする請求項１に記載の導光装置。
【請求項４】
前記離間部が電磁石であることを特徴とする請求項３に記載の導光装置。
【請求項５】
前記離間部が、前記第一の出射端面の中心を通る法線を回転軸として前記第一の透明部材と前記第二の透明部材とを回転させて、前記第二の透明部材に前記弾性体の押圧力よりも大きい遠心力を発生させる回転部を備えていることを特徴とする請求項３に記載の導光装置。
【請求項６】
前記第一の出射端面の法線方向が前記第一の透明部材の長手軸方向とされ、
前記第二の透明部材が、前記第二の側面から入射した前記照明光及び前記第三の側面で導光された前記照明光の少なくとも一つを出射する第二の出射端面を備えて前記長手軸方向に沿って配されていることを特徴とする請求項１に記載の導光装置。
【請求項７】
前記第一の透明部材の前記長手軸方向に直交する前記第一の透明部材の断面を第一の断面とするときに、該第一の断面の断面積が、前記入射面側から前記第一の出射端面側に向かって漸次拡大して形成され、
前記第一の透明部材の前記長手軸方向に直交する前記第二の透明部材の断面を第二の断面とするときに、該第二の断面の断面積が、前記入射面側から前記第一の出射端面側に向かって漸次拡大して形成されていることを特徴とする請求項６に記載の導光装置。
【請求項８】
前記第一の透明部材の前記長手軸方向に直交する前記第一の透明部材の断面を第一の断面とするときに、該第一の断面の断面積が、前記入射面側から前記第一の出射端面側に向かって漸次拡大して形成され、
前記第一の透明部材の前記長手軸方向に直交する前記第二の透明部材の断面を第二の断面とするときに、該第二の断面の断面積が、前記入射面側から前記第一の出射端面側に向かって漸次縮小して形成され、
前記第二の透明部材が前記第一の透明部材に接触したときに形成される前記第一の断面と前記第二の断面とからなる総合断面の断面積が、前記長手軸方向の任意の位置で略同一とされていることを特徴とする請求項６に記載の導光装置。
【請求項９】
前記第一の透明部材の前記長手軸方向に直交する前記第一の透明部材の断面を第一の断面とするときに、該第一の断面の断面積が、前記長手軸の任意の位置で略同一面積とされ、
前記第一の透明部材の前記長手軸方向に直交する前記第二の透明部材の断面を第二の断面とするときに、該第二の断面の断面積が、前記入射面側から前記第一の出射端面側に向かって漸次拡大して形成されていることを特徴とする請求項６に記載の導光装置。
【請求項１０】
前記第一の側面と前記第二の側面とが共に平面とされていることを特徴とする請求項６に記載の導光装置。
【請求項１１】
前記第一の透明部材を構成する媒質の屈折率と、前記第二の透明部材を構成する媒質の屈折率とが同一であることを特徴とする請求項６に記載の導光装置。
【請求項１２】
前記入射面が、前記第一の出射端面の法線に直交する平面とされ、
前記第一の透明部材に前記第二の透明部材を接触させた状態の前記第一の出射端面と前記第二の出射端面とが、総合出射面を形成し、
前記入射面と前記総合出射面とが相似形とされていることを特徴とする請求項６に記載の導光装置。
【請求項１３】
前記第一の側面が、前記長手軸に対して軸対称に複数配され、
前記第二の透明部材が、前記各第一の側面に前記第二の側面が接触可能に対向して複数配されていることを特徴とする請求項６に記載の導光装置。
【請求項１４】
前記第二の出射端面には、前記照明光を吸収する光吸収部が配されていることを特徴とする請求項６に記載の導光装置。
【請求項１５】
前記第二の出射端面には、前記照明光を反射する光反射部が配されていることを特徴とする請求項６に記載の導光装置。
【請求項１６】
前記第一の透明部材の前記入射面近傍に、前記第一の出射端面と略平行とされて前記照明光を反射する第一の光反射部が配されていることを特徴とする請求項１５に記載の導光装置。
【請求項１７】
前記入射面近傍の前記第二の透明部材に、前記第二の出射端面と略平行とされて前記照明光を反射する第二の光反射部が配されていることを特徴とする請求項１５に記載の導光装置。
【請求項１８】
前記光吸収部又は前記光反射部に到達した照明光の一部の光量を検出する光量検出部を備えていることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の導光装置。
【請求項１９】
前記第一の出射端面には、前記照明光を吸収する光吸収部が配されていることを特徴とする請求項２又は６に記載の導光装置。
【請求項２０】
請求項１に記載の導光装置と、
前記照明光を出射する光源部と、
前記導光装置から出射する照明光のモードとして、広角照明を行う広角照明モードと挟角照明を行う挟角照明モードとの何れかを選択するモード選択部とを備え、
前記広角照明モードが、前記第二の透明部材を前記第一の透明部材から離間させた状態とされ、
前記挟角照明モードが、前記第二の透明部材を前記第一の透明部材に接触させた状態とされていることを特徴とする照明装置。
【請求項２１】
前記光源部から出射した前記照明光を一旦反射して前記第一の透明部材に入射させる反射面を備えていることを特徴とする請求項２０に記載の照明装置。
【請求項２２】
入力される画像情報に応じて変調される空間変調部であって、
請求項１９に記載の導光装置を複数備え、
前記各導光装置が、前記入射面の法線と前記第二の出射端面の法線とのそれぞれが互いに平行とされるとともに、前記入射面の法線と前記第二の出射端面の法線とが平行に配列されていることを特徴とする空間変調部。
【請求項２３】
前記第一の透明部材及び前記第二の透明部材とが直角プリズムとされ、
前記入射面と前記第一の出射端面とが直交して配され、
前記第二の側面と前記第二の出射端面とが４５度の角度で接して配されていることを特徴とする請求項２２に記載の空間変調部。
【請求項２４】
入力される画像情報に応じた画像を観察者が観察可能に投影する画像投影装置であって、
請求項２０に記載の照明装置と、
入力される画像情報に応じて変調される空間変調部と、
少なくとも前記第一の出射端面から出射した前記照明光を導いて前記空間変調部を照明する照明光学部と、
該照明光学部で照明され前記空間変調部で変調された画像を投影する投影光学部とを備えていることを特徴とする画像投影装置。
【請求項２５】
前記空間変調部が、請求項２３に記載の空間変調部であることを特徴とする請求項２４に記載の画像投影装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、導光装置、照明装置、空間変調部、及び、画像投影装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）の高輝度化が急速に進む中、高輝度ＬＥＤを用いた照明装置が、従来のハロゲンランプ、キセノンランプを用いた所謂ランプ照明装置に代わって利用されようとしている。
ＬＥＤは、従来のランプ光源に比べてはるかに長寿命であり、応答が速く、演色性にも優れていることから、利用価値の非常に高い次世代光源として注目されている。昨今は赤色、緑色、青色のみならず白色ＬＥＤの高輝度化も目を見張るものがあり、従来の白色照明を置き換えることができるまでに実用化が進んでいる。
【０００３】
さらに、自動車のヘッドランプもＬＥＤ光源に置き換えようとする目論見がなされているが、この場合には、近距離を広く照明するモードと遠方を照明するハイビーム・モードとが必要とされる。
照明装置は一般に、このような比較的広い範囲を一様に照明する用途と比較的狭い範囲をスポットライト的に照明する用途とが考えられる。しかし、ＬＥＤは面発光拡散光源であることから、点光源と異なり凹面反射鏡により容易に平行性の高い出射光を作り出すといったことが困難である。
そこで、スポット性の高い照明光をＬＥＤ光源によって得ようとするために、出射光線角を小さく変換する作用のある楔形状の導光ロッド（以下、テーパロッドと称する。）を適用する例が種々提案されている。（例えば、特許文献１、２参照。）。
【０００４】
テーパロッドの光線角変換効果は、その入射面積と出射面積との比で決定付けられ、入射面積に対し、出射面積が大きいほど光線角度を小さくすることができる。従来の例では、必要な出射光の許容光線角と出射面積を満足するテーパロッドの形状を固定的に決定して適用するのが一般的である。
【０００５】
一方、プロジェクタ等の画像投影装置は、照明装置からの照明光を変調して投影画像を生成するための空間変調部としての表示デバイスを備えている。このようなテーパロッドを、例えば、プロジェクタの照明装置に使用する場合には、表示デバイスが許容する照明光の光線角に極力小さく変換できるものを使用することになる。
このような表示デバイスとして、微小なシャッター構造を有する多数のセルをマトリックス状に配列し、個々のシャッターを高速、かつ、個別に開閉動作可能とするものが提案されている（例えば、非特許文献１参照。）。
【０００６】
この表示デバイスは、照明光が照射された場合、シャッターが開いているセルでは光線を透過し、シャッターが閉じているセルでは光線を遮断するように制御される。そして、シャッターの開閉状態の時間的比率によって照明光を変調し、投影画像を生成することができる。
このような透過式の表示デバイスの場合、照明装置から投影レンズまでの光学構成を直線的の構成させることができ、簡易な構成で小型化に適したものとすることができる。また、液晶のように偏光変換を伴わないので、光利用効率の点でも有利である。
【特許文献１】特開平８−２３４１０９号公報
【特許文献２】特許第３０４８３５３号公報
【非特許文献１】Fixel Ltd.,“Shutter Arrays for Projection Displays”, Israel, June,2002
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記従来の照明装置では、単純にテーパロッドの出射面積を大きくして光線角効果を高くしても、照明光の照明領域が表示デバイスの受光面に対して大きくなり過ぎてしまい、面積的に利用されない無駄な光を常に作り出してしまうという問題がある。逆に、テーパロッドの出射面積を大きくせずに受光面に無駄なく照明する場合には、角度的に利用可能な光線を減少させてしまい、照明光の高い利用効率を得ることができないという問題もある。
【０００８】
また、上記従来の空間変調部では、シャッターの開閉速度が大きいことから高速動作が困難であり、さらには、開口周囲で不要光となる回析光を発生させてしまう場合がある。
【０００９】
本発明は上記事情に鑑みて成されたものであり、明るく広角に照明するモードと、出射角が小さく挟角に照明するモードとを有し、それらのモードを簡単に切り替え可能な導光装置及びこれを備える照明装置、画像投影装置、さらには、照明光の透過又は遮光を容易に、かつ、高速で切替可能な空間変調部を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明は、上記課題を解決するため、以下の手段を採用する。
本発明に係る導光装置は、光源から出射する照明光を導光する導光装置であって、中密の第一の透明部材と、該第一の透明部材に対して移動して接触又は離間可能な中密の第二の透明部材と、該第二の透明部材を前記第一の透明部材に対して移動して、互いに接触又は離間した状態位置で保持する透明部材保持部とを備え、前記第一の透明部材が、前記照明光が入射する入射面と、前記第二の透明部材が離間した位置では前記入射面から入射した前記照明光を内面で全反射させながら導光し、前記第二の透明部材が接触した位置では前記第二の透明部材に前記照明光を透過させる第一の側面と、導光された前記照明光を出射する第一の出射端面とを備え、前記第二の透明部材が、前記第一の側面に接触可能に対向する第二の側面と、該第二の側面と前記第一の側面との接触状態位置で、前記第二の側面から入射した前記照明光を内面で全反射させながら少なくとも前記第一の出射端面に導光する第三の側面と、を備えていることを特徴とする。
【００１１】
この導光装置は、第二の透明部材を第一の透明部材から離間させた場合、入射面から入射した照明光を第一の透明部材の第一の側面で全反射させながら第一の出射端面に導光することができる。一方、第二の透明部材を第一の透明部材に接触させた場合、入射面から入射した照明光を第一の側面から第二の側面に入射し、さらに第三の側面で全反射させて第一の出射端面に導光することができる。したがって、第二の透明部材を第一の透明部材に接触した場合と離間させた場合とで、明確に異なる拡散角度で照明光を出射することができる。
【００１２】
また、本発明に係る導光装置は、光源から出射する照明光を導光する導光装置であって、中密の第一の透明部材と、該第一の透明部材に対して移動して接触又は離間可能な中密の第二の透明部材と、該第二の透明部材を前記第一の透明部材に対して移動して、互いに接触又は離間した状態位置で保持する透明部材保持部とを備え、前記第一の透明部材が、前記照明光が入射する入射面と、前記第二の透明部材と離間した位置では前記入射面から入射した前記照明光を内面で全反射させながら導光し、前記第二の透明部材と接触した位置では前記第二の透明部材に前記照明光を透過させる第一の側面と、導光された前記照明光を出射する第一の出射端面とを備え、前記第二の透明部材が、前記第一の側面に接触可能に対向する第二の側面と、該第二の側面から入射した前記照明光を出射する第二の出射端面と、を備えていることを特徴とする。
【００１３】
この導光装置は、第二の透明部材を第一の透明部材から離間させた場合、入射面から入射した照明光を第一の透明部材の第一の側面で全反射させながら第一の出射端面に導光することができる。一方、第二の透明部材を第一の透明部材に接触させた場合、入射面から入射した照明光は第一の側面から第二の側面に入射し、第二の出射端面に導光することができる。
【００１４】
また、本発明に係る導光装置は、前記導光装置であって、前記透明部材保持部が、前記第二の透明部材を前記第一の透明部材方向に押圧する弾性体と、該弾性体による押圧状態を解除する離間部とを備えていることを特徴とする。
この導光装置は、通常時には弾性体によって第二の透明部材を第一の透明部材に接触させることができ、離間部を操作することによって、第二の透明部材を第一の透明部材から離間させることができる。
【００１５】
また、本発明に係る導光装置は、前記導光装置であって、前記離間部が電磁石であることを特徴とする。
この導光装置は、電磁石のＯＮ／ＯＦＦによって、第二の透明部材と第一の透明部材との接触／離間の切り替えを容易に行うことができる。
【００１６】
また、本発明に係る導光装置は、前記導光装置であって、前記離間部が、前記第一の出射端面の中心を通る法線を回転軸として前記第一の透明部材と前記第二の透明部材とを回転させて、前記第二の透明部材に前記弾性体の押圧力よりも大きい遠心力を発生させる回転部を備えていることを特徴とする。
この導光装置は、回転部を駆動して第二の透明部材に遠心力を発生することによって、第二の透明部材を第一の透明部材から容易に離間させることができる。
【００１７】
また、本発明に係る導光装置は、前記導光装置であって、前記第一の出射端面の法線方向が前記第一の透明部材の長手軸方向とされ、前記第二の透明部材が、前記第二の側面から入射した前記照明光及び前記第三の側面で導光された前記照明光の少なくとも一つを出射する第二の出射端面を備えて前記長手軸方向に沿って配されていることを特徴とする。
【００１８】
この導光装置は、第二の透明部材を第一の透明部材に接触させた際、第二の透明部材からも照明光を出射させることができる。したがって、第一の透明部材と第二の透明部材とを接触させた場合と離間させた場合とで同じ出射光量を確保でき、かつ、接触させた場合のほうが、離間させた場合よりもコントラストの高い照明光を照射することができる。
【００１９】
また、本発明に係る導光装置は、前記導光装置であって、前記第一の透明部材の前記長手軸方向に直交する前記第一の透明部材の断面を第一の断面とするときに、該第一の断面の断面積が、前記入射面側から前記第一の出射端面側に向かって漸次拡大して形成され、前記第一の透明部材の前記長手軸方向に直交する前記第二の透明部材の断面を第二の断面とするときに、該第二の断面の断面積が、前記入射面側から前記第一の出射端面側に向かって漸次拡大して形成されていることを特徴とする。
【００２０】
この導光装置は、第二の透明部材を第一の透明部材に接触させた状態では、照明光の出射光束を広くする一方、拡散角度を小さくすることができる。また、第二の透明部材を第一の透明部材から離間させた状態では、照明光の出射光束を狭くする一方、出射光の拡散角度を大きくすることができる。
【００２１】
また、本発明に係る導光装置は、前記導光装置であって、前記第一の透明部材の前記長手軸方向に直交する前記第一の透明部材の断面を第一の断面とするときに、該第一の断面の断面積が、前記入射面側から前記第一の出射端面側に向かって漸次拡大して形成され、前記第一の透明部材の前記長手軸方向に直交する前記第二の透明部材の断面を第二の断面とするときに、該第二の断面の断面積が、前記入射面側から前記第一の出射端面側に向かって漸次縮小して形成され、前記第二の透明部材が前記第一の透明部材に接触したときに形成される前記第一の断面と前記第二の断面とからなる総合断面の断面積が、前記長手軸方向の任意の位置で略同一とされていることを特徴とする。
【００２２】
この導光装置は、第二の透明部材を第一の透明部材に接触させた状態では、照明光の拡散角度を変えずに出射することができる。また、第二の透明部材を第一の透明部材から離間させた状態では、照明光の出射光束を接触時と略同一の状態で出射光の拡散角度を大きくすることができる。
【００２３】
また、本発明に係る導光装置は、前記導光装置であって、前記第一の透明部材の前記長手軸方向に直交する前記第一の透明部材の断面を第一の断面とするときに、該第一の断面の断面積が、前記長手軸の任意の位置で略同一面積とされ、前記第一の透明部材の前記長手軸方向に直交する前記第二の透明部材の断面を第二の断面とするときに、該第二の断面の断面積が、前記入射面側から前記第一の出射端面側に向かって漸次拡大して形成されていることを特徴とする。
【００２４】
この導光装置は、第二の透明部材を第一の透明部材に接触させた状態では、照明光の出射光束を広くする一方、拡散角度を小さくすることができる。また、第二の透明部材を第一の透明部材から離間させた状態では、照明光の拡散角度を変えずに出射光束を狭くすることができる。
【００２５】
また、本発明に係る導光装置は、前記導光装置であって、前記第一の側面と前記第二の側面とが共に平面とされていることを特徴とする。
この導光装置は、第二の透明部材を第一の透明部材に接触させる際に第一の側面と第二の側面とをムラなく接触させることができ、より好適な接触状態を維持することができる。
【００２６】
また、本発明に係る導光装置は、前記導光装置であって、前記第一の透明部材を構成する媒質の屈折率と、前記第二の透明部材を構成する媒質の屈折率とが同一であることを特徴とする。
この導光装置は、第二の透明部材を第一の透明部材に接触させた状態で第一の透明部材と第二の透明部材との間で照明光を導光させる際に、照明光の進行方向を変えずに導光させることができ、所望のＮＡで出射させることができる。
【００２７】
また、本発明に係る導光装置は、前記導光装置であって、前記入射面が、前記第一の出射端面の法線に直交する平面とされ、前記第一の透明部材に前記第二の透明部材を接触させた状態の前記第一の出射端面と前記第二の出射端面とが、総合出射面を形成し、前記入射面と前記総合出射面とが相似形とされていることを特徴とする。
この導光装置は、第二の透明部材を第一の透明部材に接触させた場合も離間させた場合も、ともに出射端面を入射面と相似形にすることができる。
【００２８】
また、本発明に係る導光装置は、前記導光装置であって、前記第一の側面が、前記長手軸に対して軸対称に複数配され、前記第二の透明部材が、前記各第一の側面に前記第二の側面が接触可能に対向して複数配されていることを特徴とする。
この導光装置は、第二の透明部材を第一の透明部材に接触させた際に、第一の側面のすべてに第二の側面を接触させることができ、接触／離間の各状態を混在させることなくそれぞれの状態の照明光を第一の出射端面から出射することができる。
【００２９】
また、本発明に係る導光装置は、前記導光装置であって、前記第二の出射端面には、前記照明光を吸収する光吸収部が配されていることを特徴とする。
また、本発明に係る導光装置は、前記導光装置であって、前記第二の出射端面には、前記照明光を反射する光反射部が配されていることを特徴とする。
【００３０】
この導光装置は、第二の出射端面からの出射を光吸収部又は光反射部によって規制するので、第一の透明部材と第二の透明部材との接触／離間状態にかかわらず、第一の出射端面からのみ照明光を出射させることができ、拡散角度が異なる照明光を出射する場合でも一定の出射面積を維持することができる。
【００３１】
また、本発明に係る導光装置は、前記導光装置であって、前記第一の透明部材の前記入射面近傍に、前記第一の出射端面と略平行とされて前記照明光を反射する第一の光反射部が配されていることを特徴とする。
この導光装置は、第二の透明部材を第一の透明部材に接触させた状態で入射面から照明光を入射した際、照明光が光反射部で反射して入射面側に戻ってきても、第一の光反射部によって再び第一の出射端面側に照明光の進行方向を変えることができ、照明光の再利用率を向上させることができる。
【００３２】
また、本発明に係る導光装置は、前記導光装置であって、前記入射面近傍の前記第二の透明部材に、前記第二の出射端面と略平行とされて前記照明光を反射する第二の光反射部が配されていることを特徴とする。
この導光装置は、光反射部によって入射面側に反射させた照明光を再び第二の光反射部で反射させることができる。したがって、第二の透明部材内を導光させた照明光を無駄にすることなく第一の出射端面から出射させることができ、光量を増加させることができる。
【００３３】
また、本発明に係る導光装置は、前記導光装置であって、前記光吸収部又は前記光反射部に到達した照明光の一部の光量を検出する光量検出部を備えていることを特徴とする。
この導光装置は、第二の透明部材を第一の透明部材に接触させた際、光量検出部によって第二の出射端面に導光された照明光の光量を検出することができ、検出結果に応じて光源からの光量を変化させて所定の光量に調整することができる。
【００３４】
また、本発明に係る導光装置は、前記導光装置であって、前記第一の出射端面には、前記照明光を吸収する光吸収部が配されていることを特徴とする。
この導光装置は、第二の透明部材を第一の透明部材から離間させた際には、入射面から入射した照明光を遮光することができ、第二の透明部材を第一の透明部材に接触させた際には、入射した照明光を第一の側面からすべて第二の透明部材内に導光させ、第二の側面から出射させることができる。
【００３５】
また、本発明に係る照明装置は、本発明に係る導光装置と、前記照明光を出射する光源部と、前記導光装置から出射する照明光のモードとして、広角照明を行う広角照明モードと挟角照明を行う挟角照明モードとの何れかを選択するモード選択部とを備え、前記広角照明モードが、前記第二の透明部材を前記第一の透明部材から離間させた状態とされ、前記挟角照明モードが、前記第二の透明部材を前記第一の透明部材に接触させた状態とされていることを特徴とする。
【００３６】
この照明装置は、本発明に係る導光装置を備えているので、モード選択部によるモード切替を行うことによって、第二の透明部材を第一の透明部材に接触又は離間させることができ、広角光と挟角光との何れか一つを出射することができる。
【００３７】
また、本発明に係る照明装置は、前記照明装置であって、前記光源部から出射した前記照明光を一旦反射して前記第一の透明部材に入射させる反射面を備えていることを特徴とする。
この照明装置は、照明光を直接第一の透明部材に入射させるのみならず、反射面に反射させて入射させることができる。したがって、照明光を効率よく第一の透明部材内に入射させることができる。
【００３８】
また、本発明に係る空間変調部は、入力される画像情報に応じて変調される空間変調部であって、本発明に係る導光装置を複数備え、前記各導光装置が、前記入射面の法線と前記第二の出射端面の法線とのそれぞれが互いに平行とされるとともに、前記入射面の法線と前記第二の出射端面の法線とが平行に配列されていることを特徴とする。
【００３９】
この空間変調部は、導光装置毎に、第一の透明部材と第二の透明部材との接触／離間状態を調整することによって、第二の透明部材を第一の透明部材に接触させた導光装置では、入射面から入射した照明光を第二の出射端面から出射させることができ、第二の透明部材を第一の透明部材から離間させた導光装置では、入射面から入射した照明光を光吸収部に吸収させて遮光することができる。
【００４０】
また、本発明に係る空間変調部は、前記空間変調部であって、前記第一の透明部材及び前記第二の透明部材とが直角プリズムとされ、前記入射面と前記第一の出射端面とが直交して配され、前記第二の側面と前記第二の出射端面とが４５度の角度で接して配されていることを特徴とする。
【００４１】
この空間変調部は、第一の透明部材と第二の透明部材との接触／離間状態を導光装置毎に調整することによって、接触状態にある導光装置では、第一の透明部材に入射した照明光の方向を変えることなく第二の透明部材に透過して第二の出射端面から出射させることができる。また、離間状態にある導光装置では、入射面から入射した照明光を第一の側面で全反射させて第一の出射端面に導光し、光吸収部に吸収させることによって遮光することができる。その際、プリズムの全反射条件を用いることができ、光損出の非常に少ない変調を行うことができる。
【００４２】
また、本発明に係る画像投影装置は、入力される画像情報に応じた画像を観察者が観察可能に投影する画像投影装置であって、本発明に係る照明装置と、入力される画像情報に応じて変調される空間変調部と、少なくとも前記第一の出射端面から出射した前記照明光を導いて前記空間変調部を照明する照明光学部と、該照明光学部で照明され前記空間変調部で変調された画像を投影する投影光学部とを備えていることを特徴とする。
【００４３】
この画像投影装置は、本発明に係る照明装置を備えているので、モード切替を行うことによって、第二の透明部材を第一の透明部材に接触又は離間させることができ、一つの照明装置であっても２タイプの拡散角度を有する照明光を空間変調部に出射することができる。
【００４４】
また、本発明に係る画像投影装置は、前記画像投影装置であって、前記空間変調部が、本発明に係る空間変調部であることを特徴とする。
この画像投影装置は、本発明に係る空間変調部を備えているので、偏光方法によらず透過方法による簡易な構成で照明光を好適に変調させることができる。その際、第一の透明部材と第二の透明部材とを接触／離間させるだけで透過と遮光とを切り替えることができ、変調速度を向上させることができる。
【発明の効果】
【００４５】
本発明によれば、第二の透明部材を第一の透明部材に対して接触又は離間させることによって、一つの導光装置であっても異なる拡散角度を有する照明光を出射することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４６】
本発明に係る第１の実施形態について、図１から図６を参照して説明する。
本実施形態に係るプロジェクタ（画像投影装置）１は、入力される画像情報に応じた画像を観察者が観察可能に投影するものであって、赤色、緑色、青色の３色の照明光をそれぞれ投光する照明装置２（図１には、例えば、赤色の照明装置のみを図示する。）と、入力される画像情報に応じて照明光を変調する表示デバイス（空間変調部）３と、照明装置２から出射した照明光を導いて表示デバイス３を照明する照明光学部５と、照明光学部５で照明され表示デバイス３で変調された画像を投影する投影光学部６とを備えている。なお、各色の照明装置の構成は何れも同一であるので、以下、赤色の照明装置２について説明する。
【００４７】
照明装置２は、図２及び図３に示すように、照明光を出射する光源部７と、光源部７から出射した照明光を導光する導光装置８と、導光装置８から出射する照明光のモードとして、広角照明を行う広角照明モードと挟角照明を行う挟角照明モードとの何れかを選択するモード選択部１０と、モード選択部１０からの信号に基づき導光装置８にモード切替指示を与えるシステム制御部１１とを備えている。
【００４８】
光源部７は、光源であるＬＥＤ１２と、ＬＥＤ１２を駆動させるＬＥＤ駆動制御部１３と、ＬＥＤ１２に接続された電極１５と、ＬＥＤ１２からの出射光を導光して導光装置８に入射させる導光体１６とを備えている。ＬＥＤ駆動制御部１３は、システム制御部１１からの指示によって駆動制御される。
【００４９】
導光装置８は、中密のメインロッド（第一の透明部材）１７と、メインロッド１７に対して移動して接触又は離間可能な中密のサブロッド（第二の透明部材）１８と、サブロッド１８をメインロッド１７に対して移動して、互いに接触又は離間した状態位置で保持する透明部材保持部２０とを備えている。
【００５０】
メインロッド１７は、四角柱形状とされて、照明光が入射する一方の端面（入射面）２１と、導光された照明光を出射する他方の端面（第一の出射端面）２２とを備えている。また、他方の端面２２の法線方向をメインロッド１７の長手軸Ｘとしたとき、一方の端面２１も他方の端面２２の法線に直交する平面とされ、長手軸Ｘに対して軸対称となる４つの側面が第一の側面２３とされている。第一の側面２３は、サブロッド１８が離間した位置では一方の端面２１から入射した照明光を内面で全反射させながら導光し、サブロッド１８が接触した位置ではサブロッド１８に照明光を透過させる平面とされている。
また、メインロッド１７は、長手軸Ｘ方向に直交する断面を第一の断面とするときに、第一の断面の断面積が、一方の端面２１側から他方の端面２２側に向かって漸次拡大して楔形状に形成されている。
【００５１】
サブロッド１８は、四角柱形状とされてメインロッド１７の各第一の側面２３に接触可能に対向し、長手軸Ｘ方向に沿って４つ配されている。各サブロッド１８は、第一の側面２３に接触可能に対向する第二の側面２５と、第二の側面２５と第一の側面２３との接触状態位置で、第二の側面２５から入射した照明光を内面で全反射させながら少なくとも他方の端面２２に導光する第三の側面２６と、第二の側面２５から入射した照明光及び第三の側面２６で導光された照明光の少なくとも一つを出射するサブロッド出射端面（第二の出射端面）２７とを備えている。
また、サブロッド１８は、長手軸Ｘ方向に直交する断面を第二の断面とするときに、第二の断面の断面積が、メインロッド１７の一方の端面２１側からサブロッド出射端面２７側に向かって漸次拡大して楔形状に形成されている。
【００５２】
ここで、メインロッド１７にサブロッド１８を接触させた状態の他方の端面２２とサブロッド出射端面２７とが一つの総合出射面２８を形成し、一方の端面２１と総合出射面２８とが相似形とされている。
また、メインロッド１７を構成する媒質の屈折率と、サブロッド１８を構成する媒質の屈折率とは同一とされている。
【００５３】
透明部材保持部２０は、各サブロッド１８をそれぞれ支持するサブロッド保持部３０と、サブロッド１８をメインロッド１７の第一の側面２３方向に押圧する弾性体３１と、弾性体３１による押圧状態を解除する離間部３２とを備えている。
サブロッド保持部３０は、メインロッド１７やサブロッド１８を内部に収納する外枠３３の内面に弾性体３１を介して支持されている。なお、弾性体３１は、バネ材、ゴム材等であればよい。
離間部３２は、電磁石３４と、電磁石３４をＯＮ／ＯＦＦ操作する電磁石駆動部３５とを備えている。電磁石駆動部３５は、システム制御部１１と接続されている。
【００５４】
モード選択部１０は、図４に示すように、広角照明モードＳＷ３６と挟角照明モードＳＷ３７とを備えており、何れか一方を選択可能とされている。
システム制御部１１は、モード選択部１０からの信号を受けて電磁石駆動部３５に指示するサブロッド着脱指示部３８と、照明装置２に配された光源点灯ＳＷ４０とサブロッド着脱指示部３８とからの信号を受けてＬＥＤ駆動制御部１３に指示するＬＥＤ点灯消灯指示部４１とを備えている。
【００５５】
そして、モード選択部１０、光源点灯ＳＷ４０からの信号に基づき、広角照明モードの際には、図２に示すように、電磁石駆動部３５に指示して電磁石３４を駆動して、サブロッド１８をメインロッド１７から所定の隙間で離間させた状態とする。また、挟角照明モードの際には、図３に示すように、電磁石３４を駆動させずにサブロッド１８をメインロッド１７に接触させた状態とする。
【００５６】
照明光学部５は、図１に示すように、総合出射面２８と対向する位置に配されたリレーレンズ４２と、リレーレンズ４２と対向して配された照明系絞り４３と、照明系絞り４３を透過した照明光を表示デバイス３の方向に反射する反射ミラー４４と、ＴＩＲプリズム４５とを備えている。
投影光学部６は、投影レンズ４６を備え、表示デバイス３を透過した画像をスクリーン４７に投影する。
【００５７】
次に、本実施形態に係るプロジェクタ１、照明装置２、導光装置８の操作方法、及び、これらの作用・効果について説明する。
まず、図５に示すように、予備工程（Ｓ０）として、照明装置２の電源ＳＷを入れ、モード選択部１０にて照明モードを選択する。
こうして照明装置２を駆動して本工程に移行する。
【００５８】
最初に、システム制御部１１が選択モードが挟角照明モードか広角照明モードかを確認する。なお、ここでは、赤色に関する照明装置２の操作について説明するが、図示しない緑色、青色に係る照明装置も、システム制御部１１のＲＧＢ時分割制御に基づき同様の操作がなされる。
【００５９】
広角照明モードＳＷ３６を操作して広角照明モードとした場合、離間工程（Ｓ０１）を行う。すなわち、システム制御部１１が、サブロッド着脱指示部３８から電磁石駆動部３５に命令して電磁石３４を駆動する。このとき、弾性体３１を縮める方向に電磁石３４がサブロッド保持部３０を移動し、メインロッド１７の第一の側面２３とサブロッド１８の第二の側面２５との間に所定の間隔に隙間を設けて互いに離間した、図２に示す状態Ａとする。
【００６０】
次に、点灯工程（Ｓ０３）を行う。すなわち、システム制御部１１が、ＬＥＤ点灯消灯指示部４１からＬＥＤ駆動制御部１３に命令してＬＥＤ１２を点灯する。
ＬＥＤ１２から出射した照明光は、導光体１６からメインロッド１７の一方の端面２１に入射し、メインロッド１７内を他方の端面２２の方向に進行する。
ここで、ＬＥＤ光は拡散した状態で一方の端面２１に入射するため、多くの光は第一の側面２３の方向に進む。このとき、サブロッド１８との間に隙間があるため、照明光はサブロッド１８の第二の側面２５には入射せずに第一の側面２３にて全反射される。
【００６１】
こうして、照明光は、図６（ａ）に示すように、メインロッド１７内を導光されて他方の端面２２からのみ出射する。
その後は、照明光学部５で照明された表示デバイス３で入力画像に基づき変調され、投影光学部６によってスクリーン４７に画像を投影して終了する。
【００６２】
一方、挟角照明モードＳＷ３７を操作して挟角照明モードとした場合には、離間工程（Ｓ０１）ではなく、接触工程（Ｓ０２）を行う。
すなわち、システム制御部１１は、電磁石３４を駆動させないように電磁石駆動部３５に命令する。このとき、弾性体３１の押圧力によってサブロッド保持部３０が移動せず、メインロッド１７の第一の側面２３とサブロッド１８の第二の側面２５とが接触した、図３に示す状態Ｂとする。
【００６３】
次に、点灯工程（Ｓ０３）に移行して、システム制御部１１が、ＬＥＤ点灯消灯指示部４１からＬＥＤ駆動制御部１３に命令してＬＥＤ１２を点灯する。
ＬＥＤ１２から出射した照明光は、導光体１６からメインロッド１７の一方の端面２１に入射し、メインロッド１７内を他方の端面２２の方向に進行する。
第一の側面２３の方向に進んだ照明光は、第一の側面２３を透過してサブロッド１８の第二の側面２５に入射して、第三の側面２６にて全反射される。このとき、反射角度に応じて、サブロッド１８内をそのまま進行してサブロッド出射端面２７から出射する成分と、第二の側面２５から第一の側面２３に入射してメインロッド１７内を再び進行して他方の端面２２から出射する成分とに分かれて進行する。
この際、一方の端面２１と他方の端面２２との面積比よりも、一方の端面２１と総合出射面２８との面積比のほうが大きいことから、メインロッド１７のみを導光させる場合に比べてＮＡ（Numerical Aperture）が小さくなり照明光がより挟角となる。
【００６４】
こうして、照明光は、図６（ｂ）に示すように、他方の端面２２とサブロッド出射端面２７とからなる総合出射面２８からスポット性の高い状態で出射する。
その後は、照明光学部５で照明された表示デバイス３で変調され、投影光学部６によってスクリーン４７に画像を投影して終了する。
【００６５】
この導光装置８によれば、サブロッド１８をメインロッド１７から離間させた場合、一方の端面２１から入射した照明光をメインロッド１７の第一の側面２３で全反射させながら他方の端面２２に導光することができる。一方、サブロッド１８をメインロッド１７に接触させた場合、一方の端面２１から入射した照明光を第一の側面２３から第二の側面２５に入射し、さらに第三の側面２６で全反射させて他方の端面２２に導光することができる。
【００６６】
この際、メインロッド１７の長手軸Ｘまわりの軸対称位置にサブロッド１８を複数配しているので、サブロッド１８をメインロッド１７に接触させた際には、第一の側面２３のすべてに第二の側面２５を接触させることができ、また、サブロッド１８をメインロッド１７から離間させた際には、第一の側面２３のすべてから第二の側面２５を離間させることができる。
したがって、サブロッド１８をメインロッド１７に接触した場合と離間させた場合とで、明確に異なる拡散角度で照明光を出射することができる。
【００６７】
また、サブロッド１８をメインロッド１７に接触させた際、サブロッド１８のサブロッド出射端面２７からも照明光を出射させることができる。したがって、メインロッド１７とサブロッド１８とを接触させた場合と離間させた場合とで同じ出射光量を確保でき、かつ、接触させた場合のほうが離間させた場合よりもコントラストの高い照明光を照射することができる。
【００６８】
さらに、第一の側面２３と第二の側面２５とがともに平面とされているので、サブロッド１８をメインロッド１７に接触させる際に、第一の側面２３と第二の側面２５とをムラなく接触させることができ、より好適な接触状態を維持して第一の側面２３での反射を好適に抑えることができる。なお、第一の側面２３と第二の側面２５との接触性をより良好にするために、透明な弾性のあるシート材を設けてもよい。
【００６９】
また、サブロッド１８をメインロッド１７に離間させた場合には、出射端面が一方の端面２１と相似形の他方の端面２２とされ、接触させた場合も、出射端面が一方の端面２１と相似形の総合出射面２８とされるので、ＮＡの差異による照明光の効果を容易に得ることができる。
また、メインロッド１７とサブロッド１８との屈折率が同一であるので、メインロッド１７とサブロッド１８との間で照明光の進行方向を変えずに導光させることができ、所望のＮＡで照明光を出射することができる。
また、電磁石３４のＯＮ／ＯＦＦによって、サブロッド１８とメインロッド１７との接触／離間状態の切り替えを容易に行うことができる。
【００７０】
また、この照明装置２によれば、本発明に係る導光装置８を備えているので、モード選択部１０によるモード切替を行うことによって、サブロッド１８をメインロッド１７に接触又は離間させることができ、広角光と挟角光との何れか一つを出射することができる。
また、このプロジェクタ１によれば、本発明に係る照明装置２を備えているので、モード切替を行うことによって、サブロッド１８をメインロッド１７に接触又は離間させることができ、一つの照明装置であっても２タイプの拡散角度を有する照明光を表示デバイス３に出射することができる。したがって、コントラストの異なる投影画像をスクリーン４７に投影させることができる。
【００７１】
次に、第２の実施形態について図７から図１０を参照しながら説明する。
なお、上述した第１の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第２の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る照明装置５０の導光装置５１に係るサブロッド５２のサブロッド出射端面５３には、図６及び図７に示すように、照明光を吸収する光吸収部５５が配され、導光装置５１が光吸収部５５に到達した照明光の一部の光量を検出する光量検出部５６を備えているとした点である。
【００７２】
光量検出部５６は、光吸収部５５の一部に配される光量センサ５７と、図８に示すように、光量センサ５７を駆動するとともにシステム制御部５８に接続された光量センサ駆動部６０とを備えている。
【００７３】
システム制御部５８は、図９に示すように、光量センサ５７による光量に基づきホワイトバランス設定を行うための補正光量を算出するホワイトバランス演算設定部６１と、補正光量に基づきＬＥＤ１２の光量を調整するためにＬＥＤ駆動制御部１３に指示するＬＥＤ光量調整部６２とをさらに備えている。
【００７４】
次に、本実施形態に係る照明装置５０、導光装置５１の操作方法、及び、これらの作用・効果について説明する。
まず、図１０に示すように、予備工程（Ｓ１）として、照明装置５０の電源ＳＷを入れ、モード選択部１０にて照明モードを選択する。
ここで、照明モードを実現する前に、ホワイトバランス調整工程（Ｓ２）を行う。そのため、照明モードを挟角照明モードとして、接触工程（Ｓ１１）を行う。すなわち、電磁石３４を駆動しないで各サブロッド５２をメインロッド１７に接触させた状態の、図７に示す状態Ｂとする。
【００７５】
そして、点灯工程（Ｓ１２）に移行する。すなわち、システム制御部５８が、赤色の照明装置５０のみならず、図示しない緑色、青色の照明装置に係る各ＬＥＤ駆動制御部１３に命令し、ＲＧＢを時分割するようにＬＥＤ１２を点灯する。
ＬＥＤ１２から出射した照明光は、第１の実施形態に係る挟角照明モードの場合と同様の作用によって、一部の照明光がサブロッド出射端面５３に導光される。ここで、光吸収部５５によって光が吸収されるため、サブロッド出射端面５３からは照明光は出射しないが、さらに一部の照明光は光量センサ５７に導光される。
【００７６】
ここで、ホワイトバランス調整工程（Ｓ２）を行う。
まず、光量検出工程（Ｓ１３）として、ホワイトバランス演算設定部６１から光量センサ駆動部６０に命令して光量センサ５７を駆動し、ＲＧＢの各照明光の光量を検出する。
検出結果に対してホワイトバランスの結果が目標値と合致している場合には、照明モードの選択を行う。そして、挟角照明モードを実施する場合には、そのままの状態で、一方、広角照明モードを行う場合には、離間工程（Ｓ２１）に移行して、第１の実施形態と同様にそれぞれの照明モードに係る照明を行う。
【００７７】
ホワイトバランスが目標値から外れている場合には、補正光量算出工程（Ｓ１４）に移行する。すなわち、ホワイトバランス演算設定部６１によって、ＬＥＤ１２の各色の目標光量と検出光量との差から補正光量を算出する。
その後、光量調整工程（Ｓ１５）に移行して、ＬＥＤ光量調整部６２を介してＬＥＤ駆動制御部１３に命令し、算出した補正光量値に基づいて各ＬＥＤ１２の駆動電流を調整して光量制御を行う。
そして、検出工程（Ｓ１３）を行い、再度光量センサ５７にて光量を検出し、ホワイトバランス目標値となるまでホワイトバランス調整工程（Ｓ２）を繰り返す。
【００７８】
この照明装置５０及び導光装置５１によれば、サブロッド出射端面５３からの照明光の出射を規制するので、メインロッド１７とサブロッド５２との接触／離間状態にかかわらず、他方の端面２２からのみ照明光を出射させることができ、拡散角度が異なる照明光を出射する場合でも一定の出射面積を維持することができる。
また、サブロッド５２をメインロッド１７に接触させた際、光量検出部５６によってサブロッド出射端面５３に導光された照明光の光量を検出することができ、検出結果に応じてＬＥＤ１２の光量を変化させて所定の光量に調整することができる。
【００７９】
次に、第３の実施形態について図１１及び図１２を参照しながら説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第３の実施形態と第２の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る照明装置６５の導光装置６６に係るサブロッド６７のサブロッド出射端面６８には、照明光を全反射する光反射部７０が配され、一方の端面２１近傍のサブロッド６７の端面７１には、サブロッド出射端面６８と略平行とされて照明光を全反射する第二の光反射部７２が配されているとした点である。
【００８０】
この照明装置６５及び導光装置６６は、第２の実施形態と同様の操作がなされる。
すなわち、広角照明モードでは、サブロッド６７がメインロッド１７から離間した状態とされるので、各実施形態と同様の作用によって、照明光がメインロッド１７の他方の端面２２からのみ出射する。
【００８１】
一方、挟角照明モードを選択した場合、サブロッド６７をメインロッド１７に接触させた状態でＬＥＤ１２から照明光を射出する。
このとき、メインロッド１７の第一の側面２３からサブロッド６７の第二の側面２５に入射した照明光は、第三の側面２６にて全反射し、再びメインロッド１７に、或いは、サブロッド出射端面６８に導光される。
【００８２】
ここで、サブロッド出射端面６８に導光された照明光は光反射部７０にて全反射して、一方の端面２１側に進行する。そして、サブロッド６７の一方の端面２１側の端面７１に導光された照明光は、今度は第二の光反射部７２にて全反射して、再度、他方の端面２２側に導光される。
【００８３】
この照明装置６５及び導光装置６６によれば、光反射部７０によって一方の端面２１側に反射させた照明光を再び第二の光反射部７２で反射させることができる。したがって、サブロッド６７内を導光されてサブロッド出射端面６８に至った照明光を無駄にすることなく、他方の端面２２から出射させることができ、第２の実施形態の場合よりも出射光量を増加させることができる。
【００８４】
次に、第４の実施形態について図１３から図１６を参照しながら説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第４の実施形態と第３の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る照明装置７５の導光装置７６に係る離間部７７が、図１３及び図１４に示すように、他方の端面２２の中心を通る法線Ｌを回転軸としてメインロッド１７とサブロッド６７とを回転させて、サブロッド６７に弾性体３１の押圧力よりも大きい遠心力を発生させる回転部７８を備えているとした点である。
【００８５】
照明装置７５は，図１５に示すように，法線Ｌを中心軸とする円Ｒの円周上に，導光体１６を円周の中心部に向けて所定の角度範囲毎に配された複数の赤色、緑色、青色の各光源部８０と、導光体１６に対向する面を有して、ＬＥＤ１２から出射した照明光を、円Ｒの中心方向に導光する導光ロッド８１と、円Ｒの中心位置まで導光した照明光の方向を一方の端面２１側に変更するプリズム８２と、プリズム８２からの照明光を漏れなく一方の端面２１に入射させるため、一方の端面２１に接続された逆テーパロッド８３と、導光ロッド８１とプリズム８２とを支持する回転ベース８５とを備えている。
ここで、サブロッド６７のサブロッド出射端面６８には、光反射部７０が配されているので、他方の端面２２とともに総合出射面を形成する必要がなく、外枠８６の一部がメインロッド１７の他方の端面２２近傍まで延びて直接これを支持している。
【００８６】
回転部７８は、システム制御部８７によって駆動制御され、回転ベース８５と接続されて回転力を与える回転モータ８８と、回転ベース８５と外枠８６とを接続又は切り離し可能な電動クラッチ９０とを備えている。
プリズム８２と逆テーパロッド８３とは、電動クラッチ９０によって回転ベース８５と外枠８６とが接続された際、互いに接触される位置に配されている。
なお、本実施形態に係るプロジェクタ９１は、図１６に示すように、他方の端面２２とリレーレンズ４２とが対向するように照明装置７５を配したものとされている。
【００８７】
次に、本実施形態に係る照明装置７５、導光装置７６の操作方法、及び、作用・効果について説明する。
本実施形態に係る照明装置７５による照明を行う場合、まず、照明装置７５の電源ＳＷを入れ、モード選択部１０にて照明モードを選択する。
【００８８】
広角照明モードＳＷ３６を操作して広角照明モードとした場合、システム制御部８７からの命令によって電動クラッチ９０を駆動して、回転ベース８５と外枠８６とを接続する。
この状態で、回転モータ８８を回転して、回転ベース８５とともに導光ロッド８１とプリズム８２とを所定の速度で回転させ、同時に、所定の色に係るＬＥＤ１２を回転のタイミングに同期させて点灯／消灯する。
【００８９】
このとき、外枠８６が回転ベース８５とともに回転するため、メインロッド１７及びサブロッド６７が共に法線Ｌ回りに回転する。この際、回転によって生じた遠心力によって、サブロッド６７が弾性体３１を圧縮させながらメインロッド１７から離間する。
この状態で一方の端面２１から入射した照明光は、上記他の実施形態と同様の作用によってメインロッド１７内を導光されて他方の端面２２から出射する。
【００９０】
一方、挟角照明モードＳＷ３７を操作して挟角照明モードとした場合、システム制御部８７からの命令によって電動クラッチ９０を解除して、回転ベース８５と外枠８６とを離間させる。
この状態で、回転モータ８８を回転して回転ベース８５のみを所定の速度で回転させ、同時に、所定の色に係るＬＥＤ１２を回転のタイミングに同期させて点灯／消灯する。
【００９１】
このとき、外枠８６は回転しないので、メインロッド１７及びサブロッド６７は回転しない。したがって、サブロッド６７に遠心力が発生せず、弾性体３１の押圧力によってサブロッド６７がメインロッド１７に接触した状態が維持される。
この状態で一方の端面２１から入射した照明光は、上記第３の実施形態と同様の作用によってメインロッド１７及びサブロッド６７内を導光され、一部の照明光は光反射部７０及び第二の光反射部７２にて全反射しながら他方の端面２２から出射する。
【００９２】
この照明装置７５及び導光装置７６によれば、ＲＧＢ時分割による照明方式によって照明させる場合、回転モータ８８の回転力をメインロッド１７とサブロッド６７とにも作用させてこれらを回転することによって、電磁石等の着脱機構の代わりにサブロッド６７に遠心力を発生させてサブロッド６７をメインロッド１７から容易に離間させることができる。
【００９３】
次に、第５の実施形態について図１７及び図１８を参照しながら説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第５の実施形態と第３の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る照明装置９５の導光装置９６に係るメインロッド９７の一方の端面９８に、他方の端面２２と略平行とされて照明光をメインロッド９７内に全反射する第一の光反射部１００が配されているとした点である。
【００９４】
また、一方の端面９８の外側には、ＬＥＤ１２から出射した照明光を一旦反射してメインロッド９７に入射させるミラー面（反射面）１０１を有する反射体１０２が接続され、ＬＥＤ１２と反射体１０２とを覆う円錐状の反射鏡１０３が配されている。反射鏡１０３の内周面もミラー面１０１とされている。
この反射体１０２及び反射鏡１０３は、上記他の実施形態に係る光源部７における導光体１６の代わりに配されている。
反射体１０２及び反射鏡１０３のミラー面１０１で反射した照明光は、入射面とされた第一の側面１０４の一部からメインロッド９７内に入射する。  
【００９５】
次に、本実施形態に係る照明装置９５、導光装置９６の操作方法、及び、作用・効果について説明する。
まず、第３の実施形態と同様の操作によって、ＬＥＤ１２から照明光を出射する。このとき、図１７に示す広角照明モード、及び、図１８に示す挟角照明モードの何れにもかかわらず、出射した照明光は反射体１０２及び反射鏡１０３のミラー面１０１で反射して第一の側面１０４の一部からメインロッド９７内に導光される。
【００９６】
図１７に示す広角照明モードの場合には、サブロッド６７がメインロッド９７から離間した状態とされているので、メインロッド９７内に入射した照明光は第一の側面１０４で全反射されながら他方の端面２２に導光されて出射する。
一方、図１８に示す挟角照明モードの場合には、メインロッド９７の第一の側面１０４から第二の側面２５を介してサブロッド６７内に入射した照明光は、第三の側面２６で全反射しながら一部がサブロッド出射端面６８に導光される。そして、光反射部７０で反射されて進行方向が変更された照明光のさらに一部は、第二の側面２５から第一の側面１０４を介してメインロッド９７内に導光される。
この照明光が、一方の端面９８まで至った際、第一の光反射部１００に反射して、再度、他方の端面２２の方向に導光される。
こうして、光反射部７０で反射した照明光も他方の端面２２から出射させることができる。
【００９７】
この照明装置９５及び導光装置９６によれば、サブロッド６７をメインロッド９７に接触させた状態で第一の側面１０４から照明光を入射した際、照明光が光反射部７０で反射して一方の端面９８側に戻ってきても、第一の光反射部１００によって再び他方の端面２２側に照明光の進行方向を変えることができる。したがって、メインロッド９７内に入射した照明光の再利用率を向上させることができる。
また、ＬＥＤ１２からの照明光をミラー面１０１で反射させることによって、メインロッド９７に照明光をより効率よく入射させることができる。
【００９８】
次に、第６の実施形態について図１９を参照しながら説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第６の実施形態と第３の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る照明装置１０５の導光装置１０６が、メインロッド１７の長手軸Ｘ方向に直交するメインロッド１７の断面を第一の断面とするときに、第一の断面の断面積が、一方の端面２１側から他方の端面２２側に向かって漸次拡大して形成され、メインロッド１７の長手軸Ｘ方向に直交するサブロッド１０７の断面を第二の断面とするときに、第二の断面の断面積が、メインロッド１７の一方の端面２１側から他方の端面２２側に向かって漸次縮小して形成され、サブロッド１０７がメインロッド１７に接触したときに形成される第一の断面と第二の断面とからなる総合断面の断面積が、長手軸Ｘ方向の任意の位置で略同一とされているとした点である。
すなわち、サブロッド６７をメインロッド１７に接触させた状態では、軸対称位置に配された第三の側面１０８が互いに平行な平面とされている。
【００９９】
この照明装置１０５によって照明を行う場合、サブロッド１０７をメインロッド１７に接触させた状態で一方の端面２１からメインロッド１７内に入射した照明光は、第一の側面２３から第二の側面２５を介してサブロッド１０７内に入射し、第三の側面１０８で全反射される。このとき、第三の側面１０８が長手軸Ｘと平行とされているのでＮＡが変化しない。したがって、入射時と同一の拡散角度で他方の端面２２から照明光が出射する。
【０１００】
一方、サブロッド１０７をメインロッド１７から離間させた状態で一方の端面２１からメインロッド１７内に入射した照明光は、第一の側面２３で全反射しながら他方の端面２２に導光される。このとき、メインロッド１７の一方の端面２１よりも他方の端面２２の断面積のほうが大きいことから、ＮＡが小さくなる。したがって、照明光の拡散角度は入射時よりも出射時のほうが小さくなる。
【０１０１】
このように、本実施形態に係る照明装置１０５及び導光装置１０６では、メインロッド１７とサブロッド１０７とを接触させた状態が広角照明モードとされ、メインロッド１７とサブロッド１０７とを離間させた状態が挟角照明モードとされて、他の実施形態の場合と逆の状態とされる。
この照明装置１０５及び導光装置１０６によれば、サブロッド１０７をメインロッド１７に接触させた状態では、照明光の拡散角度を変えずに出射することができる。また、サブロッド１０７をメインロッド１７から離間させた状態では、照明光の出射光束を接触時と略同一の状態で出射光の拡散角度を大きくして出射することができる。したがって、総合出射面の面積を大きく確保できない場合でも、広角照明と挟角照明とを行うことができる。
【０１０２】
次に、第７の実施形態について図２０を参照しながら説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第７の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、本実施形態に係る照明装置１１０の導光装置１１１が、メインロッド１１２の長手軸Ｘ方向に直交するメインロッド１１２の断面を第一の断面とするときに、第一の断面の断面積が、長手軸Ｘの任意の位置で略同一面積とされ、メインロッド１１２の長手軸Ｘ方向に直交するサブロッド１１３の断面を第二の断面とするときに、第二の断面の断面積が、メインロッド１１２の一方の端面１１５側から他方の端面１１６側に向かって漸次拡大して形成されているとした点である。
【０１０３】
この照明装置１１０及び導光装置１１１によれば、第一の実施形態と同様の操作によって、同様の作用・効果を得ることができる。その際、サブロッド１１３をメインロッド１１２に接触させた状態の挟角照明モードでは、メインロッド１１２の他方の端面１１６とサブロッド出射端面１１７とから照明光を出射することができ、照明光の出射光束を広くすることができる一方、拡散角度を小さくすることができる。また、サブロッド１１３をメインロッド１１２から離間させた状態の広角照明モードでは、照明光はメインロッド１１２内のみを導光されるので、照明光の拡散角度を変えずに、接触状態の場合よりも出射光束を狭くすることができる。
【０１０４】
次に、第８の実施形態について図２１を参照しながら説明する。
なお、上述した他の実施形態と同様の構成要素には同一符号を付すとともに説明を省略する。
第８の実施形態と第１の実施形態との異なる点は、図２１（ａ）に示す本実施形態に係るプロジェクタ１２０の表示デバイス１２１が、図２１（ｂ）に示すように複数の導光装置１２２を備え、各導光装置１２２が、図２１（ｃ）に示すように、メインロッド１７に相当する第一の直角プリズム１２３と、サブロッド１８に相当する第二の直角プリズム１２５とをそれぞれ有しているとした点である。
【０１０５】
各導光装置１２２は、第一の直角プリズム１２３の直交する面が、入射面１２６と第一の出射端面１２７とされるとともに残りの面が第一の側面１２８とされ、第二の直角プリズム１２５の４５度の角度で接して配される面が、第一の側面１２８と対向する第二の側面１３０と第二の出射端面１３１とされて、第一の出射端面１２７に、照明光を吸収する光吸収部１３２が配され、各導光装置１２２が、入射面１２６の法線Ｙと第二の出射端面１３１の法線Ｚとのそれぞれが互いに平行とされるとともに、法線Ｙと法線Ｚとが平行となるように配列されている。
【０１０６】
次に、本実施形態に係る表示デバイス１２１及びこれを備えるプロジェクタ１２０の操作方法、及び、作用・効果について説明する。
まず、照明装置を操作して略平行光とされた照明光を法線Ｙの方向から第一の直角プリズム１２３に入射する。
ここで、照明光を遮光する場合には、図２１（ｃ）において上から１番目に配した導光装置１２２に示すように、第一の直角プリズム１２３と第二の直角プリズム１２５とを離間させた状態とする。
【０１０７】
この状態で照明光を入射面１２６から入射させると、照明光は第一の側面１２８にて全反射して第一の出射端面１２７に導光される。この際、光吸収部１３２が配されているので、照明光は光吸収部１３２に吸収されてしまい、第一の直角プリズム１２３から出射されることなく照明光は遮光される。
【０１０８】
一方、照明光を透過させる場合には、図２１（ｃ）において上から２番目に配した導光装置１２２に示すように、第一の直角プリズム１２３と第二の直角プリズム１２５とを接触させる。
この状態で照明光を入射面１２６から入射させると、照明光は第一の側面１２８を透過して第二の側面１３０から第二の直角プリズム１２５内に導光される。そして、第二の出射端面１３１から法線Ｚ方向に出射する。
こうして、入力画像に基づき、導光装置１２２毎に第一の直角プリズム１２３と第二の直角プリズム１２５との接触／離間状態を調整することによって、変調した照明光を投影光学部６に照射してスクリーン４７に投影する。
【０１０９】
この表示デバイス１２１によれば、第一の直角プリズム１２３と第二の直角プリズム１２５との接触／離間状態を導光装置１２２毎に調整することによって、接触状態にある導光装置１２２では、第一の直角プリズム１２３の入射面１２６に入射した照明光の方向を変えることなく第二の直角プリズム１２５に透過して第二の出射端面１３１から出射させることができる。また、離間状態にある導光装置１２２では、入射面１２６から入射した照明光を第一の側面１２８で全反射させて第一の出射端面１２７に導光し、光吸収部１３２に吸収させることによって遮光することができる。その際、プリズムの全反射条件を用いることができ、光損出の非常に少ない変調を行うことができる。
【０１１０】
また、このプロジェクタ１２０によれば、偏光方法によらず透過方法による簡易な構成で照明光を好適に変調させることができる。その際、第一の直角プリズム１２３と第二の直角プリズム１２５とを接触／離間させるだけで透過と遮光とを高速で切り替えることができ、変調速度を向上させることができる。
【０１１１】
なお、本発明の技術範囲は上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において種々の変更を加えることが可能である。
例えば、上記実施形態では、第一の透明部材及び第二の透明部材を四角柱形状としているが、これに限らず、他の多角形状でも構わない。また、第一の側面や第二の側面は曲面であっても構わない。
【図面の簡単な説明】
【０１１２】
【図１】本発明の第１の実施形態に係るプロジェクタの概略を示す構成図である。
【図２】本発明の第１の実施形態に係る照明装置及び導光装置の広角照明モードにおける状態を示す、（ａ）断面図、（ｂ）正面図である。
【図３】本発明の第１の実施形態に係る照明装置及び導光装置の挟角照明モードにおける状態を示す、（ａ）断面図、（ｂ）正面図である。
【図４】本発明の第１の実施形態に係る照明装置の機能を示すブロック図である。
【図５】本発明の第１の実施形態に係る照明装置の操作を示すフロー図である。
【図６】本発明の第１の実施形態に係る照明装置及び導光装置の（ａ）広角照明モード、（ｂ）挟角照明モードの各状態を示す説明図である。
【図７】本発明の第２の実施形態に係る照明装置及び導光装置の広角照明モードにおける状態を示す、（ａ）断面図、（ｂ）正面図である。
【図８】本発明の第２の実施形態に係る照明装置及び導光装置の挟角照明モードにおける状態を示す、（ａ）断面図、（ｂ）正面図である。
【図９】本発明の第２の実施形態に係る照明装置の機能を示すブロック図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る照明装置の操作を示すフロー図である。
【図１１】本発明の第３の実施形態に係る照明装置及び導光装置の広角照明モードにおける状態を示す、（ａ）断面図、（ｂ）正面図、（ｃ）（ａ）のＣ矢視図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る照明装置及び導光装置の挟角照明モードにおける状態を示す、（ａ）断面図、（ｂ）正面図、（ｃ）（ａ）のＣ矢視図である。
【図１３】本発明の第４の実施形態に係る照明装置及び導光装置の広角照明モードにおける状態を示す断面図である。
【図１４】本発明の第４の実施形態に係る照明装置及び導光装置の挟角照明モードにおける状態を示す断面図である。
【図１５】図１３又は図１４のＤ矢視図である。
【図１６】本発明の第４の実施形態に係るプロジェクタの概略を示す構成図である。
【図１７】本発明の第５の実施形態に係る照明装置及び導光装置の広角照明モードにおける状態を示す断面図である。
【図１８】本発明の第５の実施形態に係る照明装置及び導光装置の挟角照明モードにおける状態を示す断面図である。
【図１９】本発明の第６の実施形態に係る照明装置及び導光装置の挟角照明モードを示す説明図である。
【図２０】本発明の第７の実施形態に係る照明装置及び導光装置の広角照明モードを示す説明図である。
【図２１】本発明の第８の実施形態に係る（ａ）プロジェクタの概略を示す構成図、（ｂ）表示デバイスを示す正面図、（ｃ）（ｂ）のＥ−Ｅ断面を示す一部拡大図である。
【符号の説明】
【０１１３】
１、９１、１２０  プロジェクタ（画像投影装置）
２、５０、６５、７５、９５、１０５、１１０  照明装置
３、１２１  表示デバイス（空間変調部）
７、８０  光源部
８、５１、６６、７６、９６、１０６、１１１、１２２  導光装置
１０  モード選択部
１７、９７、１１２  メインロッド（第一の透明部材）
１８、５２、６７、１０７、１１３  サブロッド（第二の透明部材）
２０  透明部材保持部
２１、９８、１１５  一方の端面（入射面）
２２、１１６  他方の端面（第一の出射端面）
２３、１０４、１２８  第一の側面
２５、１３０  第二の側面
２６、１０８  第三の側面
２７、５３、６８、１１７  サブロッド出射端面（第二の出射端面）
２８  総合出射面
３１  弾性体
３２、７７  離間部
５５、１３２  光吸収部
５６  光量検出部
７０  光反射部
７２  第二の光反射部
７８  回転部
１００  第一の光反射部
１０１  ミラー面（反射面）
１２３  第一の直角プリズム
１２５  第二の直角プリズム
１２６  入射面
１２７  第一の出射端面
１３１  第二の出射端面
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
2006047908.tif 000021
【図２０】
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【図２１】
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